Hidraulinis atsparumas - ir kaip mes tekėsime?

Su bet kokiu judesiu yra energijos nuostoliai - bent jau tai bus automobilis, bent jau lėktuvas, net dujotiekio skystis. Visada dalis energijos praleidžiama siekiant įveikti atsparumą judėjimui. Sumažinti skysčio galą ir įprasta nustatyti, kaip hidraulinis varža. Tiesą sakant, tokio pasipriešinimo yra dviejų tipų - vietinių ir linijinių. Vietinis yra susijęs su energijos nuostoliais vamzdžių vožtuvuose, vožtukuose, posūkiuose, ištraukimuose ir siaurėjimuose.

Reikia pažymėti, kad skysčio klampa visada yra nuostolių šaltinis . Vietiniai nuostoliai arba hidraulinis varža, kurio skaičiavimo formulė yra susijusi su vožtuvų, vamzdžių ir vožtuvų parametrais, nustatoma specialiu metodu. Tačiau tiesiniai nuostoliai labai priklauso nuo skysčio srauto pobūdžio vamzdyje.

Reinoldsas 1883 m. Atliko skysčių srauto režimų tyrimus. Šiuose tyrimuose buvo naudojama vandens srovė, į kurią buvo pridėta dažų, ir stiklo mėgintuvėlyje buvo stebimas dažų ir vandens judėjimo pobūdis. Šiuo atveju išmatuotas skysčio slėgis, greitis ir slėgis.

Pirmasis judesio režimas buvo stebimas esant žemam vandens greičiui. Šiuo atveju dažai ir vanduo nesimaišo vienas su kitu ir judėti kartu vamzdžiu. Greitis ir slėgis yra pastovūs. Toks skysčio srauto režimas vadinamas laminaru.

Tačiau, jei judesio greitis didės, tada tam tikra reikšmė pakeis skysčio judesio vaizdą. Dažų srautas pradeda maišyti aplink visą tūrio tūrį, susidaro sūkurys ir matomas skysčio sukimas. Išmatuotos skysčio greičio ir slėgio vertės pradeda pulsuoti. Toks judesys vadinamas neramiais. Jei srautas sumažėja, laminarinis judesys vėl atstatomas.

Hidraulinis pasipriešinimas su laminaru srautu yra minimalus, turbulencijos srautas yra daug didesnis. Čia būtina paaiškinti, kad vamzdžio sienelėje vis dar trikties nuostoliai. Laminarinio srauto greitis yra minimalus vamzdžio sienoje ir maksimaliai išilgai srauto centro, tačiau vandens srautas sklandžiai juda visame vamzdyje. Turbulencingame judesyje susidariusi turbulencija sukuria kliūtis vandens judėjimui ir papildomam hidrauliniam pasipriešinimui.

Yra dar vienas reiškinys, kuris prisideda prie nuostolių. Tai vadinama kavitacija. Kavitacija pastebima, kai vamzdyje yra skysčio srautas. Tada tokioje vietoje judėjimo greitis didėja ir, remiantis Bernulliu įstatymu, slėgis mažėja. Sumažėjęs slėgis lemia tai, kad prasideda skysčio ištirpusių dujų atskyrimas ir vanduo pradeda virti esamai temperatūrai.

Pravažiuodamas per siauruosius ruožus, srauto greitis mažėja, slėgis padidėja, o virimo temperatūra išnyksta. Kavitacija sukelia papildomų nuostolių dėl vietos laminarinio srauto sutrikimų. Paprastai tai kranai, skląsčiai ir kiti panašūs mazgai. Toks reiškinys laikomas labai nepageidaujamu, nes Galima sugadinti visą dujotiekio sistemą.

Taigi paaiškėja, kad hidraulinis varža yra sąvoka, kurią lemia keletas veiksnių. Tai apima vamzdynų sistemos konstrukcines savybes (ilgis, alkūnės, kranai ir skląsčiai), įskaitant medžiagą, iš kurios gaminami vamzdžiai. Skysčių srauto pobūdis taip pat turi įtakos nuostoliui. Tai leidžia mums suprasti, kokia vamzdynų sistema turėtų būti ir ką reikėtų vengti projektuojant ir eksploatuojant.

Pateiktoje medžiagoje nagrinėjama tokia sąvoka kaip hidraulinis varža, palyginti su vamzdynų sistema. Pateikiamas aprašymas apie įvairius skysčio srauto režimus ir jo elgseną vamzdžiuose.